Tesla Motors, de Amerikaanse producent van elektrische auto's, brengt vanaf deze zomer ook batterijen voor thuisgebruik op de markt. Dat zou woningen met zonnepanelen volledig onafhankelijk van het elektriciteitsnet kunnen maken. Maar of er ook op het vlak van duurzaamheid winst wordt geboekt, is minder zeker.
Een batterij van Tesla als energieopslag voor zonnepanelen. Foto: SolarCity.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
In het vorige artikel hebben we gezien dat de meeste levenscyclusanalyses van zonnepanelen veel te rooskleurig zijn. De studies zijn meestal gebaseerd op de productie van zonnecellen in Europa of de Verenigde Staten, terwijl bijna alle zonnepanelen nu in China worden gemaakt. Door het grote aandeel van steenkoolcentrales in dat land veroorzaakt de productie van een zonnecel daardoor veel meer CO2. Bovendien gaan de meeste levenscyclusanalyses uit van een zonnestraling van 1.700 kWh/m2/jaar, typisch voor Zuid-Europa. De meeste zonnepanelen staan echter opgesteld in gebieden waar maar half zoveel zon is.
Het gevolg is dat een kilowattuur elektriciteit geleverd door een typisch zonnepaneel, over de hele levenscyclus bekeken, ongeveer twee tot vier keer meer CO2 produceert dan de meeste studies aangeven: geen 30 tot 50 gram CO2-equivalenten per kWh (CO2e/kWh), maar tot 160 gram CO2e/kWh in onze streken. In België is zonne-energie daarmee slechts twee keer duurzamer dan conventionele elektriciteit (311 gCO2e/kWh). In Nederland is zonne-energie vier keer voordeliger dan elektriciteit van het netwerk (634 gCO2e/kWh). De koolstofintensiteit van het Belgische netwerk is relatief laag omwille van het hoge aandeel kernenergie, wat uiteraard andere nadelen met zich meebrengt.
Deze resultaten zijn nog steeds te optimistisch. In het vorige artikel hielden we immers geen rekening met de infrastructuur die nodig is om de wispelturigheid van zonne-energie op te vangen. Het aanbod van zonne-energie variëert doorheen de dag en doorheen de seizoenen, en uiteraard is er 's nachts helemaal geen aanbod. Tot op het einde van de jaren 1990 werd dat probleem opgelost door overdag overtollige energie op te slaan in batterijen (de zogenaamde "off-grid" systemen), maar vandaag zijn bijna alle systemen gekoppeld aan het elektriciteitsnetwerk. Dat vervult nu de functie van batterij: het teveel aan energie overdag wordt in het netwerk "opgeslagen" en daar 's nachts of tijdens bewolkte periodes weer uitgehaald.
Het spreekt voor zich dat deze aanpak een backup van energiecentrales vereist die altijd elektriciteit kunnen leveren: steenkoolcentrales, aardgascentrales, biomassacentrales, of atoomcentrales. Om een eerlijke vergelijking te maken met conventionele elektriciteit (inclusief elektriciteit uit "duurzame" biomassacentrales), moet dit nu verborgen onderdeel van zonne-energiecentrales ook in rekening worden gebracht. Geen enkele levenscyclusanalyse doet dat, terwijl de invloed op de duurzaamheid van de technologie enorm is. [1,2]
Off-grid zonne-energie maakt een comeback
Tot nu toe was het wel of niet in rekening brengen van deze infrastructuur een louter academische vraag. Maar dat zou wel eens kunnen veranderen, want het lijkt er op dat lokale opslag met behulp van batterijen een comeback maakt. Verschillende fabrikanten hebben opslagsystemen op de markt gebracht die gebaseerd zijn op lithium-ion batterijen, de opslagtechnologie die ook gadgets en elektrische auto's van energie voorziet. Lithium-ion batterijen zijn superieur aan de loodzuur batterijen die traditioneel worden ingezet bij off-grid zonne-energie. Ze gaan langer mee, zijn compacter, efficiënter, makkelijker te onderhouden en in verhouding ook duurzamer.
De Powerwall: een modulaire lithium-ion batterij van Tesla Motors.
Het nadeel is dat ze veel duurder zijn dan loodzuur batterijen, maar daar komt verandering in. Volgens een rapport van Morgan Stanley zou de prijs dalen tot 125-150 dollar per kWh opslagcapaciteit in 2020. Volgens het rapport zou dat energieopslag voor zonne-energie commercieel levensvatbaar maken in sommige Europese landen (Duitsland, Italië, Portugal, Spanje) en in bijna alle Amerikaanse staten. De Amerikaanse fabrikant Tesla Motors stelde onlangs een batterij voor met een prijs van 350 dollar per kWh. Tesla Motors bouwt momenteel een grote fabriek in de VS voor de productie van lithium-ion batterijen, en die schaalvergroting zou de prijs van energieopslag in de komende jaren verder doen dalen, aldus Morgan Stanley. [3]
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
In Europa zijn de financiële stimuleringsmaatregelen voor zonnepanelen afgevoerd, waardoor plaatselijke opslag in batterijen aantrekkelijker wordt
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Er zijn nog andere factoren die in de kaart spelen van energieopslag thuis. In veel Europese landen zijn de financiële stimuleringsmaatregelen voor aan het net gekoppelde zonne-installaties intussen afgevoerd, en hetzelfde dreigt de komende jaren ook in de VS te gebeuren. De elektriciteitsmaatschappijen hebben deze financiële prikkels succesvol aangevochten met het argument dat eigenaars van zonnepanelen wel gebruik maken van de elektriciteitsinfrastructuur maar er niet voor betalen, waardoor de kostprijs voor de andere klanten stijgt.
De ironie is dat energieopslag thuis door het afschaffen van de financiële voordelen financieel aantrekkelijker kan worden dan het aansluiten van een zonne-installatie op het elektriciteitsnetwerk. Daardoor zouden de elektriciteitsmaatschappijen wel eens het tegenovergestelde kunnen bereiken van wat ze willen. Ze verliezen dan nog meer klanten, waardoor de kosten van de infrastructuur door steeds minder klanten moeten worden gedragen, waardoor steeds meer mensen overstappen op een off-grid systeem, enzovoort.
Levenscyclusanalyse van een loodzuur batterij
Totaal onafhankelijk worden van de Electrabels en Nuons van deze wereld mag dan aantrekkelijk klinken, de vraag is of we er ook op het vlak van milieu en energie-afhankelijkheid iets mee zouden opschieten. Helaas zijn er nog geen levenscyclusanalyses gemaakt van zonne-installaties met lithium-ion energiesopslag. Daarom maakten we er zelf één op basis van een levenscyclusanalyse met loodzuur batterijen.
Loodzuurbatterijen. Foto: SuperiorSolar.
Eén van de meest volledige studies is een levenscyclusanalyse uit 2009 van een installatie in Murcia, Spanje. Het gaat om 35 m2 zonnecellen met een maximaal vermogen van 4.2 kW. Het systeem is geprogrammeerd voor het voeden van een lichtinstallatie met een dagelijks verbruik van 13,8 kilowattuur. De zonnepanelen zijn verbonden met 24 loodzuur batterijen met een gezamenlijke opslagcapaciteit van 110 kWh, goed voor drie dagen energie-onafhankelijkheid. [4]
De wetenschappers berekenden dat het 9 jaar duurt eer de energie wordt terugverdiend die de productie van het systeem (zonnepanelen + baterijen) heeft gekost. De emissies bedragen 131 gCO2e/kWh. Dat maakt het systeen twee keer energie-efficiënter en 2,5 keer minder koolstofintensief dan conventionele elektriciteit in Spanje (337 gCO2/kWh). De productie van de batterijen is goed voor 45% van de geproduceerde CO2 en 49% van het totale energieverbruik over de levenscyclus van de installatie.
Ook in deze studie worden heel wat optimistische veronderstellingen gemaakt. Ten eerste zijn de resultaten geldig voor een zonnestraling van 1.932 kWh/m2/jaar -- Murcia is één van de zonnigste plaatsen in Spanje. Bij een lagere zonnestraling zijn er meer zonnepanelen nodig om evenveel elektriciteit te produceren, met als gevolg dat er meer energie nodig is om het systeem te maken. Gaan we uit van een zonnestraling van 1.700 kWh/m2/jaar, het gemiddelde in Zuid-Europa, dan stijgen de emissies naar 139 gCO2e/kWh. Gaan we uit van een zonnestraling van 1.000/m2/jaar, het gemiddelde voor landen zoals België, Nederland en Duitsland, dan stijgt de uitstoot naar 174 gCO2/kWh.
Levensduur van de batterijen
Ten tweede gaan de onderzoekers uit van een levensduur van tien jaar voor loodzuur batterijen. Voor de zonnepanelen nemen ze een levensduur van 20 jaar, wat betekent dat ze twee generaties batterijen in de levenscyclusanalyse opnemen. Een levensduur van tien jaar is bijzonder optimistisch voor een loodzuur batterij -- dat geven de wetenschappers ook toe. De meeste andere levenscyclusanalyses gaan uit van een levensduur van drie of vijf jaar. [5, 6] Aangezien de productie van de batterij goed is voor ongeveer 50% van de emissies en het energieverbruik van een zonne-installatie, heeft de levensduur ervan een grote invloed op de duurzaamheid van het hele systeem.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Een zonne-installatie met loodzuur batterijen kost twee keer zoveel energie en CO2 als conventionele elektriciteit
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Als we een levensduur veronderstellen van vijf in plaats van tien jaar, en de andere parameters dezelfde houden, dan stijgen de emissies naar 198 en 233 gCO2e/kWh voor een zonnestraling van respectievelijk 1.700 en 1.000 kWh/m2/jaar. De duurzaamheid van een aan het net verbonden zonne-installatie neemt toe naarmate de levensduur van de zonnepanelen stijgt, aangezien de geïnvesteerde energie en CO2 over een langere periode kunnen worden gespreid. Met een off-grid systeem wordt dat effect tegengewerkt door het feit dat er extra batterijen in rekening moeten worden gebracht. De aanname van een levensduur van 30 jaar voor de zonnepanelen verandert dan ook nauwelijks iets aan de totale emissies van het systeem.
Energieopslag met lithium-ion batterijen, capaciteit van 6.6 kWh. Bosch Power Tec.
Ten derde gaan de onderzoekers ervan uit dat alle componenten -- zonnecellen, batterijen, elektronica -- worden gemaakt in Spanje, terwijl we in het vorige artikel hebben gezien dat de productie van zonne-systemen ondertussen naar China is verhuisd. De gemiddelde koolstofintensiteit van het elektriciteitsnet in Spanje is 2,7 keer lager dan in China. Als we de emissies van alle componenten vermenigvuldigen met 2,7, dan resulteert dat in een uitstoot van 353 en 471 gCO2e/kWh voor een zonnestraling van respectievelijk 1.700 en 1.000 gCO2e/kWh.
Dat komt ongeveer overeen met de emissies van een aardgascentrale. Gaan we uit van een levensduur voor de batterij van 5 in plaats van 10 jaar, dan stijgen de emissies naar 513 en 631 gCO2e/kWh voor een zonnestraling van respectievelijk 1.700 en 1.000 kWh/m2/jaar, en komen we in de buurt van de emissies van een efficiënte steenkoolcentrale.
Hoewel de wetenschappers ook vertrekken van een aantal veronderstellingen die minder optimistisch zijn, is het klaar en duidelijk dat een off-grid systeem met loodzuur batterijen niet duurzaam is. Er wordt meer energie verbruikt en er worden meer broeikasgassen geproduceerd dan wanneer er elektriciteit van het netwerk wordt geplukt -- zeker in België en Nederland. Alleen in vergelijking met een dieselgenerator kan zo'n systeem voordelig zijn, wat een off-grid systeem met batterijen dus wel een optie maakt voor afgelegen gebieden die geen toegang hebben tot de elekriciteitsinfrastructuur.
Duurzaamheid van lithium-ion batterijen
Als we de loodzuur batterijen vervangen door lithium-ion batterijen, dan ziet de duurzaamheid van een onafhankelijke zonne-energiecentrale er meteen een stuk beter uit. Nochtans is dat op het eerste gezicht helemaal niet het geval, aangezien de productie van een lithium-ion batterij bijna dubbel zoveel energie kost als de productie van een loodzuur batterij. Volgens de meest recente levenscyclusanalyses -- gericht op energieopslag in elektrische auto's -- vraagt de productie van een lithium-ion batterij tussen de 1,4 en 1,87 MJ/wh [7, 8, 9], terwijl de productie van een loodzuur batterij tussen de 0,87 en 1,19 MJ/Wh bedraagt. [9, 4]
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
De productie van een lithium-ion batterij kost meer energie dan de productie van een loodzuur-accu, maar de levensduur en efficiëntie zijn hoger
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Langs de andere kant is er bij het gebruik van lithium-ion batterijen minder opslagcapaciteit nodig, zodat het hogere energieverbruik tijdens de productie wordt geneutraliseerd. Voor een lange levensduur vereist een loodzuur accumulator een beperkte "diepontlading" (DoD). Als een loodzuur batterij volledig ontladen wordt (een DoD van 100%), dan wordt de levensduur erg kort (300 tot 800 cycli, of ongeveer 1 tot 2 jaar). [9]
De levensduur stijgt naar 400 tot 1.000 cycli (1-3 jaar) bij een DoD van 80%, en tot 900 tot 2.000 cycli (2,5-5,5 jaar) bij een DoD van 33%. Dat betekent dat een loodzuur accusysteem overgedimensioneerd moet worden om een aanvaardbare levendsuur te bereiken. Er is bijvoorbeeld drie keer meer batterijcapaciteit nodig bij een DoD van 33%, omdat twee derde van de capaciteit niet kan worden gebruikt. [9]
E3DC lithium-ion batterij. Foto: Thomas Salzmann.
Hoewel de levensduur van een lithium-ion batterij ook afneemt naarmate de DoD toeneemt, is dat effect minder sterk dan bij loodzuur-accu's. Een lithium-ion batterij gaat 3.000 tot 5.000 cycli mee (8-14 jaar) bij een DoD van 100%, 5.000 tot 7.000 cycli (14-19 jaar) bij een DoD van 80% en 7.000 tot 10.000 cycli (19-27 jaar) bij een DoD van 33%. Een lithium-ion batterij voor stationaire toepassingen heeft daarom meestal een DoD van 80%, terwijl dat voor loodzuuraccu's meestal 33 of 50% is. [9]
In de hierboven besproken levenscyclusanalyse van het Spaanse systeem, is er voor drie dagen autonomie 41 kWh opslagcapaciteit nodig (3 x 13.8 kWh per dag). Aangezien de DoD 33% bedraagt, moet deze waarde vermenigvuldigd worden met drie, wat resulteert in 123 kWh batterijen. Zouden we de loodzuuraccu's vervangen door lithium-ion accu's met een DoD van 80%, dan is slechts 50 kWh batterijcapaciteit nodig -- 2,5 keer minder.
Houden we ook rekening met het verschil in levensduur, dan wordt het voordeel van lithium-ion nog groter. Als we uitgaan van een levensduur van 20 jaar voor de zonnecellen en een DoD van 80% voor de batterijen, dan zullen de lithium-ion accu's ongeveer evenlang meegaan als de zonnepanelen. Daarentegen moeten de loodzuuraccu's twee tot vier keer worden vervangen over die 20 jaar. Zo wordt het verschil in energieverbruik voor de productie van de verschillende types batterijen nog groter. In de Spaanse levenscyclusanalyse is er een totale batterijcapaciteit nodig van 240 kWh over een levensduur van 20 jaar, terwijl er bij inzet van lithium-ion batterijen geen vervanging van de batterijen nodig is. Bijgevolg is de totale capaciteit aan batterijen die over de gehele levensduur van het systeem moet worden geproduceerd, zes keer kleiner voor lithium-ion dan voor loodzuur.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
De totale capaciteit aan batterijen die over de gehele levensduur van het systeem moet worden geproduceerd, is zes keer kleiner voor lithium-ion dan voor loodzuur
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Gaan we uit van de meest optimistische waarden voor het energieverbruik tijdens de productie -- 0,87 MJ/Wh voor loodzuur en 1,4 MJ/Wh voor lithium-ion, en vervolgens die cijfers vermenigvuldigen met de totale batterijcapaciteit over 20 jaar (248.000 Wh voor loodzuur en 42.000 Wh voor lithium-ion), dan komen we uit bij een totale productie-energie van 60 MWh voor loodzuur (de waarde in de originele levenscyclusanalyse) en slechts 16,5 MWh voor lithium-ion. Conclusie: de energie die nodig is voor het vervaardigen van de batterijen is 3,6 keer lager voor lithium-ion dan voor loodzuur.
Nog een voordeel van lithium-ion batterijen is dat ze een hogere efficiëntie hebben dan loodzuur accu's: 85-95% tegenover 70-85%. [9] Aangezien efficiëntieverlies in de batterijen gecompenseerd moet worden door een hogere input van energie, zijn er bij het gebruik van lithium-ion batterijen dus minder zonnepanelen nodig om evenveel energie te produceren. In de originele levenscyclusanalyse zijn er 4.2 kW zonnepanelen nodig (35m2) om 13.8 kWh per dag op te wekken. Als we aannemen dat loodzuuraccu's 77% efficient zijn, en lithium-batterijen 90% efficiënt, dan zou de keuze voor lithium-ion betekenen dat de capaciteit van de zonnepanelen kan worden teruggebracht van 4.2 naar 3.55 kW.
We beschikken nu over alle gegevens om de broeikasgasemissies te berekenen per kWh elektriciteit afkomstig van een zonne-energie installatie met energieopslag in lithium-ion batterijen.
Resultaten
In de Spaanse levenscyclusanalyse zijn de batterijen en de zonnecellen (inclusief de draagstructuur) goed voor respectievelijk 59 en 62 gCO2e/kWh. De rest van de componenten voegt nog eens 10 gCO2e/kWh bij, wat resulteert in een totaal van 131 gCO2e/kWh. Als we de loodzuuraccu's vervangen door lithium-ion accu's, dan dalen de emissies voor de batterijen van 59 naar 20 gCO2e/kWh. Omwille van de hogere efficiëntie van de lithium-ion batterijen dalen de emissies van de zonnepanelen van 62 naar 55 gCO2e/kWh. Dat brengt de totale emissies op 85 gCO2e/kWh, vergeleken met 131 gCO2e/kWh voor een gelijkaardig systeem met loodzuur batterijen.
Een lithium-ion batterij met een opslagcapaciteit van 5 kWh. Foto: Powertech Systems.
Dit resultaat is wel afhankelijk van de optimistische veronderstellingen van de onderzoekers; met name een zonnestraling van 1.932 kWh/m2/jaar, en productie van alle componenten in Spanje. Als we de zonnestraling instellen op 1.700 kWh/m2/jaar, dan stijgen de emissies naar 92,5 gCO2/kWh (in de veronderstelling dat de batterijcapaciteit dezelfde blijft). Gaan we uit van een zonnestraling van 1.000 kWh/m2/jaar, het gemiddelde in onze streken, dan stijgen de emissies tot 123,5 gCO2/kWh. Als we daarbij ook aannemen dat de zonnecellen (maar niet de batterijen en de andere componenten) worden geproduceerd in China, wat hoogstwaarschijnlijk het geval is, dan stijgen de emissies naar respectivelijk 155 en 217 gCO2e/kWh voor een zonnestraling van 1.700 en 1.000 kWh/m2/jaar.
Conclusie: lithium-ion batterijopslag maakt off-grid zonne-energie minder koolstofintensief dan conventionele elektriciteit in de meeste westerse landen, zelfs als de zonnepanelen in China worden geproduceerd. Maar het voordeel van zonne-energie wordt dan wel heel erg klein: de emissies berdragen slechts de helft van een doorsnee aardgascentrale. Dat beperkte voordeel heeft een belangrijke invloed op de snelheid waarmee zonne-energie op een duurzame manier kan groeien -- het onderwerp van een volgend artikel. Of er voldoende lithium beschikbaar is voor een grootschalige ontplooiing van batterijen, is natuurlijk nog een andere vraag die beantwoord moet worden.
Batterijen produceren met zonne-energie
Eén manier om de duurzaamheid van batterijopslag te verbeteren is het gebruik van hernieuwbare energie in het productieproces. Zo kondigde Tesla Energy aan dat de "GigaFactory", een fabriek in aanbouw voor de productie van lithium-ion batterijen, zal worden aangedreven door hernieuwbare energie. [10, 11] Om die bewering te ondersteunen, publiceerde Tesla een illustratie van de fabriek waarbij het volledige dak bedekt is door zonnepanelen, aangevuld met een paar dozijn windturbines in de verte.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
De met zonnepanelen bedekte "GigaFactory" van Tesla is een schoolvoorbeeld van greenwashing
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Het probleem met deze voorstelling van zaken is dat het fabricageproces in de GigaFactory slechts een klein deel van de gehele productiecyclus uitmaakt. Er wordt veel meer energie verbruikt tijdens de materiaalproductie, die niet in de fabriek plaatsvindt. Volgens de Tesla zou de GigaFactory 50 GWh batterijen produceren tegen 2020. Aangezien de productie van 1 kWh lithium-ion batterijen 400 kWh energie kost, komt de productie van 50 GWh batterijen neer op een energieverbruik van 20.000 GWh per jaar.
Als we uitgaan van een zonnestraling van 2.000 kWh/m2/jaar en een efficiëntie voor de zonnepanelen van 15%, dan zou 1 m2 zonnepanelen maximaal 295 kWh per jaar energie opleveren. Dat betekent dat er minstens 6.800 hectare zonnepanelen nodig zijn om het volledige productieproces van batterijen op hernieuwbare energie te doen draaien, terwijl de zonnepanelen op het dak slechts 1 tot 40 hectare in beslag nemen (er is tegenstrijdige informatie over hoe groot de fabriek in aanbouw nu eigenlijk wordt).
Hoewel de bewering van Tesla Energy dus misschien feitelijk accuraat is ("onze fabriek draait op hernieuwbare energie"), gaat het hier om een duidelijk geval van greenwashing. Er wordt een idee gecreëerd dat de batterijen door middel van zonne-energie en windenergie worden geproduceerd, terwijl de meeste energie in het complete productieproces gewoon afkomstig is van fossiele brandstoffen.
Smart Grids
Er zijn nog andere manieren om de duurzaamheid van energiesoplag in batterijen te verbeteren. Deze oplossingen veronderstellen meestal dat het zonne-systeem gekoppeld blijft aan de bestaande elektriciteitsinfrastructuur, ook al is er sprake van een (mogelijke kleinere) opslagcapaciteit op de plaats van energieproductie. Op die manier kunnen batterijen het netwerk beter in balans houden, door vraag en aanbod van energie beter op elkaar af te stemmen.
Het elektriciteitsnetwerk moet afgestemd worden op de grootst mogelijke piekvraag, en gedecentraliseerde batterijopslag kan betekenen dat er minder energiecentrales nodig zijn om dat te bereiken. Aan het net gekoppelde, centraal gestuurde energieopslag kan er ook voor zorgen dat het aandeel van hernieuwbare energie kan stijgen zonder het netwerk uit balans te brengen. Maar natuurlijk moet ook deze "smart grid" aanpak onderworpen worden aan een levenscyclusanalyse, inclusief alle elektronische componenten.
Kris De Decker
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Meer artikels over zonne-energie:
- Een huishouden op gelijkstroom? Een DC netwerk maakt een zonne-installatie tot 30% efficiënter
- De Chinese zonnekas: een alternatief voor de glastuinbouw?
- De fruitmuur: stadslandbouw in de 17de eeuw
- Zonnepanelen: steeds goedkoper, maar ook minder duurzaam
- Draait de industrie straks op geconcentreerd zonlicht?
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bronnen:
[1] Energy Payback for Energy Systems Ensembles During Growth (PDF), Timothy Gutowski, Stanley Gershwin and Tonio Bounassisi, IEEE, International Symposium on Sustainable Systems and Technologies, Washington D.C., May 16-19, 2010
[2] "Current State of Development of Electricity-Generating Technologies: A Literature Review", Manfred Lenzen, Energies, Volume 3, Issue 3, 2010.
[3] "Solar Power & Energy Storage: Policy Factors vs. Improving Economics" (PDF), Morgan Stanley Blue Paper, July 28, 2014
[4] "Life cycle assessment study of a 4.2kWp stand-alone photovoltaic system", R. García, in "solar energy", september 2009.
[5] "Optimal Sizing and Life Cycle Assessment of Residential Photovoltaic Energy Systems With Battery Storage", A. Celik, in "Progress in Photovoltaics: Research and Applications", 2008.
[6] "Energy pay-back time of photovoltaic energy systems: present status and prospects", E.A. Alsema, in "Proceedings of the 2nd World Conference and Exhibition on photovoltaics solar energy conversion", July 1998.
[7] "Towards greener and more sustainable batteries for electrical energy storage", D. Larcher and J.M. Tarascon, Nature Chemistry, November 2014
[8] "Application of Life-Cycle Assessment to Nanoscale Technology: Lithium-ion Batteries for Electric Vehicles" (PDF), Environmental Protection Agency (EPA), 2013
[9] "Energy Analysis of Batteries in Photovoltaic systems. Part one (Performance and energy requirements)" (PDF) and "Part two (Energy Return Factors and Overall Battery Efficiencies)" (PDF). Energy Conversion and Management 46, 2005.
[10] "Construction of Tesla's $5B solar-powered Gigafactory in Nevada is progressing nicely", Michael Graham Richard, Treehugger 2014
[11] "Tesla's $5bn Gigafactory looks even cooler than expected, will create 22,000 jobs", Michael Graham Richard, Treehugger 2015
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
(1)
Omdat de verkoop van auto's tegenvalt, moet tesla ergens met die batterijen heen, voor ze over de datum zijn. Oplossing, zoals zo vaak: maak de consument wijs dat het heel goed is om jouw product te kopen en hup, probleempje opgelost. CO2 is overigens heel goed voor de plantengroei en heeft vrijwel geen invloed op het klimaat.
Geplaatst door: Gerard | 11 mei 2015 om 07:27
(2)
Op korte termijn klopt een LCA-approach. Echter, eens de hele economie op hernieuwbare energie/CSS draait, zullen we met negatieve uitstootwaarden batterijen maken. Het is in ontelbare studies aangetoond dat dit, op tijd voor klimaat, haalbaar is (IPCC AR5 WG3 voor een overzicht). Er zijn genoeg grondstoffen, je kan batterijen/zonnepanelen Cradle2Cradle maken zonder vervuiling. In China is de CO2-uitstoot al in 2014 voor het eerst gedaald! Als we het goed aanpakken, en ook efficiënter met energie omspringen, lukt het.
Daarom sta ik 100% achter Musk zijn aanpak, ik zie geen alternatief en België mag deze boot vooral niet missen:
http://transitienu.blogspot.be/2015/05/waarom-we-een-gigafactory-in-genk.html
Geplaatst door: Dominique De Munck | 11 mei 2015 om 07:43
(3)
Nog een vraag: hoe zit het met het grondstoffenverhaal van deze batterijen?
Geplaatst door: cindy vanderplas | 11 mei 2015 om 09:30
(4)
Merci voor het artikel, weer een pracht van een stuk!
Ik had google al eens afgespeurd naar een dergelijk artikel, maar zelden kom je zulk onderbouwd materiaal tegen.
Ik kijk ook al uit naar jullie lithium analyse, want de conclusies daaruit gaan volgens mij nog ontnuchterend zijn.
Geplaatst door: yves | 11 mei 2015 om 10:40
(5)
Kris, je artikel deed me het volgende herinneren:
https://physics.ucsd.edu/do-the-math/2011/08/nation-sized-battery/
Dat uitgerekend Tesla Motors orakelt met batterijopslag vind ik schrikbarend. Als je nu van één iemand verwacht dat ze op technisch vlak hun wiskunde huiswerk maken, dan is het Tesla wel. Tenzij ze iets weten wat wij niet weten.
"Iets weten" zou kunnen zijn dat het elektriciteitsnetwerk binnen afzienbare tijd problematisch zal worden, met veel onderbrekingen en tekorten. Dat is zeker niet praktisch als je meer elektrische auto's wilt laten rondrijden.
Voor de happy-few lijkt het dan handig om thuis een voorraadje goedkope elektriciteit te hebben, afkomstig van een imago-merk als Tesla Motors.
We mogen ook de vorige generaties ontwerpers van het elektriciteitsnet niet onderschatten. Men heeft gekozen voor wisselstroomnetten (transformatie met minimale trasportverliezen). Men heeft voor centrale opwekking gekozen (investering, personeel, onderhoud, aan-en afvoer van energiebronnen, milieuaspecten,...).
Die mensen hebben er voor gekozen om base-load generatie te voorzien, aangevuld met piekcentrales en een beetje gepompte hydrocentrales als buffer, waar het rendabel was om die aan te leggen.
Men had in de jaren 70 grotere base-load capaciteit kunnen aanleggen, aangevuld met loodsen vol loodaccu's (mocht er genoeg lood zijn) die via roterende omvormers (Ward-Leonard) met zeer goede rendementen en goede onderhoudsmogelijkheden, gelijkstroom konden opslaan en terug vrijgeven.
Ik kan me niet voorstellen dat er in de olie-crisisjaren niemand zou gezegd hebben: "Kunnen we onze overproductie niet in batterijen opslaan ?"
In die periode hebben ze ook het tweevoudig tarief ingevoerd, wat trouwens nog steeds bestaat.
Eender welke onderzeeër was toen al decennialang uitgerust met dergelijk hybride systeem. Een beter off-grid toepassing, state of the art, kan men zich niet voorstellen.
Ik zie niet in hoe je een systeem dat op grote schaal niet efficiënt is, op kleine schaal zou moeten doorvoeren.
Geplaatst door: Koen Vandewalle | 11 mei 2015 om 15:19
(6)
Mooi en duidelijk verhaal.
Ik ben vooral benieuwd naar de kosten die je er uiteindelijk voor maakt. Kans is groot dat de salderingsregeling op de schop gaat en ik heb vooral geen zin om weer allerlei energiebelasting te gaan betalen omdat de overheid meent dat ze het geld nodig hebben.
Geplaatst door: Diederik14 | 11 mei 2015 om 16:22
(7)
De berekening veronderstelt een constante zonne-instraling gedurende het hele jaar. Dit is apert onjuist. Het systeem moet de seizoensvariaties kunnen opvangen. Daarmee wordt het batterijsysteem een factor tien groter.
Geplaatst door: F. Udo | 11 mei 2015 om 18:25
(8)
Koen: het is niet zo dat we gewoon "alles elektrisch" moeten gaan doen, er zijn nog tal van andere klassieke ingrepen nodig (openbaar vervoer, doorgedreven isolatie, compacte steden, ...).
Dan is '100%' hernieuwbare energie met een 0-en op redelijke termijn- negatieve uitstoot perfect mogelijk. Dit is door 100'den wetenschappelijk teams uitgedokterd. Bovendien haal je met een elektrische wagen of warmtepomp zo rendementswinsten van factor 2-4 tov 'fossiele brandstof'-systeem. De rekensom van die "nation-sized-battery" klopt dus gewoon niet.
Er is eigenlijk maar één probleem: kortzichtige politici en landen die heel veel te verliezen hebben.
Enkele refs:
-Zeer leesbaar & top wetenschappelijk gratis (e)-boek, prof. McKay is voorstander van smart grids grotendeels op basis van batterijopslag:
http://www.withouthotair.com/
-Peer-reviewed publicatie van 2 topproffen aan Stanford waarin de 'doemscenario's' van grondstoffentekorten door renewables worden weerlegd
http://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/JDEnPolicyPt1.pdf
https://web.stanford.edu/group/efmh/jacobson/Articles/I/DJEnPolicyPt2.pdf
-ZCB: heel toegankelijk en knap gemaakt
http://www.zerocarbonbritain.com/
-Nederland 100% duurzaam
http://www.urgenda.nl/visie/rapport-2030/
-Of België koolstofvrij
http://www.klimaat.be/2050/nl-be/home/
-New Climate Economy (indrukwekkend)
http://newclimateeconomy.report/
-Of ga zelf aan het rekenen & sleutelen:
http://globalcalculator.org
-En zéér uitgebreid en complex, maar ook het meest gereviewed, daardoor wel 'conservatief':
http://www.ipcc.ch/report/ar5/wg3/
Samenvatting van het goede nieuws in dit IPCC AR5 (dit haalt amper de media!), nog geen enkele deftige tegen-publicatie gevonden van deze opmerkelijke conclusies van AR5 WG3.
http://thinkprogress.org/climate/2014/04/13/3426117/climate-panel-avoiding-catastrophe-cheap/
Geplaatst door: Dominique De Munck | 11 mei 2015 om 19:59
(9)
Mooi stuk. Aan de grondstoffenzijde iets te negatief mijns inziens. Batterijen, zowel lithium als lood, kunnen goed gerecycled worden en hoeven dus niet allemaal uit mijnen of China gehaald worden.
Geplaatst door: Geritsel | 11 mei 2015 om 21:41
(10)
Beste,
Tesla wil gewoon de productiekost van li-ion batterijen drukken door het aantal toepassingen uit te breiden. Hun uiteindelijke doel is om meer wagens elektrisch te laten rijden.
Elon Musk geeft zijn patenten vrij voor elektrische wagens en hij produceert nog altijd met verlies. Dit getuigt van economische moed en enig idealisme ook al blijft hij zakenman uiteraard met alle negatieve aspecten die daaraan verbonden zijn. Ik ben overigens geen fan van Tesla omdat deze wagens te duur en te elitair zijn, maar ik heb wel respect voor Elon Musk. Iemand moet initiatief nemen.
In Duitsland worden momenteel batterijsystemen aan de lopende band geïnstalleerd. Duitsers zijn niet zo onnozel dat ze het duurzaamheidsaspect verwaarlozen.
Spijtig genoeg zijn er niet veel alternatieven voor stroomopslag. De meest gebruikte is hydro-opslag: pompen die het water in dalmomenten omhoog pompen naar een hoger gelegen bekken waarbij op piekmomenten via turbines stroom wordt geproduceerd. Perslucht is het andere alternatief. Om tot 100% hernieuwbare energie te komen heb je opslag nodig van elektriciteit.
Het is niet fair om zeer kritisch te zijn tav hernieuwbare energie en het slechts mogelijke scenario te gebruiken voor hernieuwbare energiebronnen en te gelijkertijd 'neutraal' te zijn tav nucleaire energie. Ik hou niet van dit soort subjectieve journalistiek, maar iedereen heeft uiteraard het recht om zijn mening te uiten.
Achter het verhaal van de stelling inzake pv ontwaar ik eerder een doorgedreven afkeer van het Chinese regime dan objectieve journalistiek. China heeft de eerste drie maanden van dit jaar alleen al 5GW PV geïnstalleerd. Als alle PV-panelen zouden geproduceerd worden pakweg in England dan zou je wellicht een heel ander verhaal ophangen, maar goed dat ik jouw keuze als journalist. Journalisten mogen subjectief zijn en onwaarheden publiceren.
Uw stelling is enkel interessant voor de grootste vijanden van hernieuwbare energie, zijnde de oliesjeiks en hun vriendjes en de nucleaire maffia.
Geplaatst door: Guy Dries | 11 mei 2015 om 22:25
(11)
@ Dominique De Munck, het is al decennia mogelijk om de hongersnood de wereld uit te helpen, mazelen uit te roeien en het aantal doden door malaria te decimeren. Dat dat nog steeds niet is gebeurt is niet eenvoudigweg aan (ook democratisch verkozen) kortzichtige politici te wijten.
Het probleem is evengoed dat veel mensen niet verder kijken dan hun neus lang is en wel erg bezig zijn met hun eigen welvaart en luxe. Het is een illusie dat de levensstijl van de gemiddelde Belg of Nederlander op een duurzame manier overgenomen kan worden door de rest van de wereldbevolking. De nadruk gaat dus echt sterk moeten liggen op consuminderen.
Geplaatst door: Renaat | 11 mei 2015 om 23:14
(12)
@ Guy Dries (#10)
Het artikel onderzoekt productie in China omdat productie in China de realiteit is. Objectief dus. Subjectief vind ik het onderzoeken van productie in Engeland, want in Engeland worden nauwelijks zonnepanelen geproduceerd.
De werkelijke voetafdruk ("Mijn stelling") is interessant voor iedereen. Zonnepanelen zijn niet zo duurzaam als ze lijken. Dat wil niet zeggen dat ze geen zin hebben: ze leveren een voordeel tegenover fossiele brandstoffen, maar dat voordeel is veel kleiner dan meestal wordt voorgesteld. Ik vind het belangrijk dat mensen dat beseffen, want dan kunnen we eindelijk eens over echte oplossingen gaan praten.
Geplaatst door: Kris De Decker | 11 mei 2015 om 23:15
(13)
@ Geritsel (#9)
In de Spaanse levenscyclusanalyse wordt een recyclagegraad van 50% verondersteld voor loodzuur batterijen. Dat is eerder pessimistisch voor westerse landen, omdat de recyclagegraad daar bijna dubbel zo hoog kan liggen.
Voor de lithium-ion batterij wordt geen recyclage verondersteld, aangezien dat nog geen realiteit is. Voorlopig is recyclage van lithium commercieel niet haalbaar: http://www.waste-management-world.com/articles/print/volume-12/issue-4/features/the-lithium-battery-recycling-challenge.html
Geplaatst door: Kris De Decker | 11 mei 2015 om 23:39
(14)
Een intensief gebruikte batterij met een levensduur van 20 jaar zou heel mooi zijn. Een "off-grid systeem" vereist bij ons een opslag voor zo'n 150 dagen voor seizoensopslag! Opslag voor enkele dagen voorkomt alleen een overbelast stroomnet bij piekaanbod van zonne-energie.
- "lithium-ion batterijopslag maakt off-grid zonne-energie minder koolstofintensief dan conventionele elektriciteit in westerse landen"
Off-grid met batterijopslag is waarschijnlijk een onbegaanbaar weg.
@Guy Dries, ".. niet veel alternatieven voor stroomopslag ... om tot 100% hernieuwbare energie te komen heb je opslag nodig van elektriciteit"
- Een nogal beperkte benadering. Stroomopslag kan ook in de vorm van verschillende brandstoffen - waterstof, methanol ... goed op te slaan en te transporteren. De Duitsers "die niet onnozel zijn" werken daaraan.
Geplaatst door: roland | 12 mei 2015 om 13:55
(15)
Het lijkt me toch wat negatief om zo te zeggen dat werken met batterijen de uitstoot 'slechts' zou halveren. Je kan evengoed zeggen dat we beter met kolen energie opwekken want dan gaat de uitstoot 'slechs' verdubbelen.
Geplaatst door: Tim | 12 mei 2015 om 18:34
(16)
Roland, daar wordt al jaren 'aan gewerkt', maar met o.a. waterstof staan we in de praktijk nauwelijks verder dan dertig jaar geleden.
En men mag niet vergeten dat bij al die omzetting sprake is van(vaak behoorlijk grote)omzetverliezen. Dus die omzet (voor opslag) is pas echt interessant als er een overaanbod is van duurzame energie. Dat is nu zelden (of nooit) het geval.
Geplaatst door: Renaat | 12 mei 2015 om 19:09
(17)
Opslag is zeker aantrekkelijk in landen waar de stroomvoorziening minder betrouwbaar is. Als je in een zonnig land woont waar meerdere keren per week de stroomtoevoer hapert is het opeens een heel ander verhaal. Dan is het de vervanging van een smerige diesel generator.
Geplaatst door: Tyssot | 12 mei 2015 om 22:25
(18)
Hallo,
Ik zal het als totale leek wel te simpel en optimistisch zien, maar volgens mij geven we de eigenaar van de panelen weinig keuze bij het stroomgebruik.
Vandaar een richting voor een idee, waarbij de gebruiker op een eenvoudige wijze zelf kan kiezen wat hij met de geproduceerde stroom kan doen en dus ook hoe vervuilend deze kan uitpakken.
Met name gelet op het risico als straks de 1 op 1 saldering in NL verdwijnt en levering aan het netwerk niet meer aantrekkelijk wordt.
1a) Plaats een stroommeter (principe stroomtang) op de uitgangskabel van de omvormer (geen voeding nodig).
1b) Idem op de gemeentelijke hoofdkabel die is aangesloten voor de schakelkast in de hoofdmeterkast.
2) Beide meters geven hun standen door per kabel, 240 Volt, WiFi direct, bluetooth o.i.d. aan een afname-unit.
3) Deze unit is gewoon aan een kant aangesloten op het 240 Volt netwerk met stekker en snoer, maar heeft ook een uitgaand stopcontact.
4) Als uit het verschil van meterstand 1b minus 1a blijkt dat er minder in huis wordt afgenomen dan geproduceerd (lees terug levering) gebeurt het volgende. De afname-unit zorgt dat het teveel uit het 240 Volt huisstopcontact KAN worden opgenomen en zo automatisch geleverd wordt aan een aangelsoten apparaat. Maximum is het Wattpiek van de panelen.
5) Wat de eigenaar met deze afname kans doet is zijn eigen uitdaging. Dat kan dus het laden van een (Tesla)accu zijn, cv- en/of een boilerwater verwarmen. Ook de boiler van de buren kan worden verwarmd als het voor de eigenaar op dat moment gunstiger is. Enfin, de gebruikelijke punten over wat te doen met zonne energie.
Als de eigenaar op moment van productie niets heeft aangesloten, wordt het teveel gewoon terug aan netwerk geleverd. Als er geen productie is is er ook geen afname mogelijk.
Voordeel is t.o.v. de nu noodzakelijke terug levering van het teveel geproduceerde, dat de eigenaar bij het afschaffen van de saldering automatisch het teveel aan stroom zelf kan verbruiken i.p.v. dat het aan het net wordt terug geleverd. Saldering kan dan nul uitvallen.
Als deze afname-units massaal worden geproduceerd kunnen de leveranciers van de afname apparatuur er rekening mee gaan houden dat hun apparatuur, om kan gaan met wisselende aanlevering.
Het principe van dit verhaal is hopelijk duidelijk. Nog mooier zou het zijn als de nieuwe slimme meters zonder tussenkomst van de meters bij 1a en 1b zelf aan de afname unit doorgeven dat er op enig moment wordt terug geleverd. Gelet op de noodzakelijke en steeds sneller veranderende software (apps) e.d. zie ik dat scenario geen 25 jaar stand houden.
Geplaatst door: Martin | 12 mei 2015 om 23:25
(19)
@Renaat,
Waterstof uit stroom maak je met een rendement van zo'n 80%, dus zo groot is het verlies niet, minder dan wanneer bij teveel zon-windstroom deze stroom tegen dumpprijzen wordt afgezet.
Hoe meer zon-windstroom, hoe vaker overaanbod. Zet deze om in waterstof en meng deze in het bestaande gasnet. Beter dan om met lage stroom-prijzen het verbruik op te jagen, zoals nu steeds vaker (Duitsland) gebeurt.
Bij ons is veel te weinig zonnestroom om van het net te geraken. Voor off-grid zijn veel meer batterijen nodig. Seizoensopslag vergt opslag voor zo'n 150 dagen en niet voor drie dagen! Het off-grid verhaal verzwakt het stuk.
Batterijen voor off-grid zijn alleen aantrekkelijk in streken met het heel jaar voldoende zon, voor mensen met voldoende geld om deze batterijen te betalen, tenzij hun stroomverbruik wel heel gering is
Geplaatst door: roland | 13 mei 2015 om 19:31
(20)
@Renaat: Politici zijn inderdaad ook maar mensen, je mag echter wél verwachten dat ze op langere termijn kijken, zich op de "algemene welvaart" richten en intens met dossiers bezig zijn.
Een Deen en een Amerikaan zijn bij geboorte gelijk, toch is het maatschappelijk resultaat van deze twee samenlevingen, enorm verschillend, ondanks dat beiden democratieën zijn.
Stel dat elk land zoals Denemarken 0,85% van zijn bnp aan ontwikkelingssamenwerking zou geven (VS & Japan 0,2%) én zo massaal in hernieuwbare energie geïnvesteerd had, dan waren de milleniumdoelstellingen waarschijnlijk wel allemaal gehaald en zaten we op schema voor een leefbaar klimaat, nu moeten gewoon extra ons best doen. Begrotingen, normen, regels, fiscale incentives worden door politici gemaakt.
We zullen vooral anders moeten produceren, consumeren en in enkele domeinen consuminderen. Hierbij is wereldwijde welvaart, béter (gezonder, minder tijdsdruk, ...) dan degene die we nu hebben, perfect haalbaar. Zie mijn eerdere links, met name New Climate Economy report eerder.
Geplaatst door: Dominique De Munck | 14 mei 2015 om 13:50
(21)
@ Roland,
men moet natuurlijk niet enkel naar de rechtstreekse energieverliezen kijken bij de productie van waterstof. Wat o.a. een blog als deze duidelijk maakt is dat voor een correcte beoordeling naar alle aspecten gekeken moet worden. Dus ook naar de energiekost van de productieinfrastructuur en vervoersinfrastructuur, naar het verlies bij de terug omzetting van waterstof naar elektriciteit, ...
Ik verdedig overigens nergens het gebruik van batterijen voor het nastreven van een off-grid-systeem. Maar nergens geef je een overtuigende onderbouwing voor de suggestie dat waterstof in de praktijk in de niet te verre toekomst een belangrijke rol kan en zal spelen.
Geplaatst door: Renaat | 14 mei 2015 om 14:43
(22)
Ik heb de schatting gemaakt met commercieel beschikbare ultracapacitors, en ik kom op een 125000 € per kWh opslagcapaciteit. Mijn knutselambitie is bij deze gekoeld.
(3000 Farad; 2,5 Volt; 185 €) Een condensator is beter dan een batterij omdat laden en ontladen met een rendement van 100% gebeurt en de stroom in zo'n geval quasi onbegrensd is.
Ik bezit geen fabriek van condensatoren, dus ik weet niet precies hoeveel het werkelijk kost om ze op grote schaal te maken, eventueel paneelvormig of kubisch.
Ze zouden te maken zijn van.... de CO2 die in de atmosfeer zit:
http://www.cemag.us/news/2014/12/graphene-made-co2-and-used-supercapacitors
Voor 1 kWh heb je een condensator van ongeveer 0,5 kubieke meter nodig. Dus voor Tesla-auto's iets minder geschikt. Voor een huis is dat minder een probleem.
Geplaatst door: Koen Vandewalle | 14 mei 2015 om 21:13
(23)
@Renaat,
In onze streken is er soms veel zonne-energie, maar vaak weinig. Een stroomopslag voor drie dagen is in een zonnige piekperiode veel te weinig en als bron voor sombere tijden veel te gering. Zo'n opslag is alleen geschikt om soms stroompieken te dempen, maar verder voegt die opslag weinig toe. Om echt zelfvoorzienend te zijn, is veel meer nodig.
Waterstof gebruiken voor stroomproductie is niet zo effectief, je kunt waterstof ook omzetten naar een andere stof of bijmengen in het bestaande gasnet en zo benutten voor warmte of transportbrandstof. Zeker omzetting geeft verlies, maar met besparing op energieverbruik is nog veel te winnen.
De meeste energie wordt benut voor transport en warmte, niet voor stroom! Deels kan de nadruk op stroom met de e-auto of verwarmen met een warmtepomp versterkt worden, maar die mogelijkheden zijn beperkt. Welke andere niet fossiele energiebron zou dat moeten doen?
Geplaatst door: roland | 16 mei 2015 om 11:21
(24)
Ik had graag de berekening van de duurzaamheid van conventionele elektriciteit eens gezien.
Wordt daarbij ook rekening gehouden met de CO2-uitstoot voor de productie en onderhoud van bvb een aardgas- of kerncentrale?
(Installatie van de gebouwen, productie van reactoren, turbines, generatoren, controlekamers, verwerken van smeerolie, etc etc...)
Of wordt daar enkel rekening gehouden met de CO2-uitstoot van de gebruikte brandstof?
Geplaatst door: Jan | 18 mei 2015 om 11:09
(25)
Interessant artikel!
Wat ik wel jammer vind, is dat er steeds in gram CO2 per KWh gerekend wordt. Door assumpties te maken over waar de gebruikte stroom geproduceerd werd, kan je de cijfers enorm verdraaien.
Een groot deel van de ingebedde energie van de zonnepanelen & batterijen zal niét uit elektriciteit komen. Denk aan zware machines in de mijnbouw, de productie van staal en beton (bouw fabrieken en infra), of het transport.
Door de ingebedde energie (in MJ of KWh) dan om te zetten naar grammen CO2, ervan uitgaande dat 100% van die energie uit elektriciteit komt, ben je mijns insziens de cijfers aan het vervalsen. Want een gram CO2 uit diesel blijft een gram CO2, onafhankelijk of de rest van het proces nu op kolenstroom of nucleaire stroom loopt.
Interessanter zou zijn om "gewoon" in MJ of KWh te rekenen: wat kost de productie van het systeem en hoeveel brengt het tijdens zijn levensduur op?
Maar goed, de grond van de zaak blijft evengoed overeind: dit soort high-tech oplossingen zijn heel wat minder groen dan velen denken. Het is fijn dat je dat onder de aandacht brengt :-)
Geplaatst door: Erwin DV | 26 mei 2015 om 10:57
(26)
@ Erwin (#25)
Het punt is nu net dat het van groot belang is om zonnepanelen te produceren in landen waar de elektriciteitsproductie weinig koolstofintensief is, en ze te plaatsen in landen waar de elektriciteitsproductie heel koolstofintensief is. Op die manier kan de duurzaamheid van zonnepanelen enorm worden verbeterd.
Het probleem is dat we het net andersom doen: we produceren zonnepanelen met koolstofintensieve elektriciteit (in China) en plaatsen ze als alternatief voor relatief koolstofarme elektriciteit (bv in België). Die realiteit wordt gereflecteerd in de berekening, er is dus helemaal geen sprake van vervalsing. Zie daarover het vorige artikel uit deze reeks.
Voor batterijen is het inderdaad zo dat het grootste deel van de ingebedde energie niet uit elektriciteit komt maar uit fossiele brandstoffen. Dat is ook zo verrekend in de cijfers. Voor zonnepanelen is dat echter niet het geval. Meer dan 95% van de benodigde energie is elektriciteit, en het ontginnen van grondstoffen speelt daar nauwelijks een rol.
De bouw van de fabrieken voor de productie van zonnepanelen of batterijen zit NIET mee in de berekening.
Geplaatst door: Kris De Decker | 26 mei 2015 om 11:38
(27)
@ Jan (#24)
Voor de klassieke aardgascentrale wordt enkel rekening gehouden met de CO2-uitstoot van de gebruikte brandstof.
Zouden we ook rekening houden met de energie die het kost om de centrale te bouwen, dan zou zonne-energie er nog slechter uitkomen in de vergelijking. Dat klinkt misschien raar, maar er zijn twee redenen voor.
Ten eerste kost het bouwen van een klassieke aardgascentrale vele malen minder energie dan de bouw van een zonnepaneel per kWh geproduceerde elektriciteit. Ten tweede zou een hogere CO2-uitstoot voor klassieke elektriciteitscentrales de CO2-uitstoot voor de productie van zonnepanelen meer dan evenredig verhogen, aangezien de productie energie-intensiever is en aangezien de elektriciteit voor de productie van zonnepanelen wordt geleverd door klassieke energiecentrales.
Geplaatst door: Kris De Decker | 26 mei 2015 om 11:56
(28)
@26: "van groot belang is om zonnepanelen te produceren in landen waar de elektriciteitsproductie weinig koolstofintensief is, te plaatsen in landen waar de elektriciteitsproductie heel koolstofintensief is"
Voor minder CO2 belasting zou alle productie verplaatst moeten worden naar weinig koolstofintensieve plekken. Zonnepanelen moeten geplaatst worden op plekken met de meest intensieve zonnestraling.
In Duitsland wordt vooral gas minder benut voor stroomproductie en bruinkool juist meer Ondanks veel zonnepanelen stijgt de CO2 uitstoot.
Geplaatst door: roland | 27 mei 2015 om 18:59
(29)
Waar blijven de Edison batterijen. Van deze batterijen is bekend dat ze een levensduur van zeker 50 jaar hebben. Of levert dit te weinig op voor de economie ?
Geplaatst door: Ben vd Molen | 04 juli 2015 om 10:43
(30)
Ben vd Molen,
bij een batterij spelen steeds de volgende elementen een rol: de prijs (afhankelijk van o.a. gebruikte materialen, productiekosten, ...), de duurzaamheid, de betrouwbaarheid en bruikbaarheid (ook bij lage en hoge temperaturen, diepontladen, opladen bij onvolledig ontlading, zelfontlading, ...), laadtijden, de veiligheid (gedrag bij overbelasting, kortsluiting, warmteproductie, zelfontbranding, gevaarlijke chemicaliën, kans op lekken, ...), de capaciteit (zowel op korte termijn maar ook na langdurig gebruik) en het rendement.
De NiFe-accu heeft een lange levensduur en nog enkele positieve eigenschappen maar scoort op andere gebieden te slecht om voor de meeste applicaties interessant te zijn. (Hoge zelfontlading, erg inefficiënt, lange laadtijden, sterk dalende capaciteit, ...). Dat betekent niet dat er totaal geen markt is voor die batterijsoort. Er worden en nog steeds geproduceerd en wie weet kan nanotechnologie de nadelen wegwerken (maar de toekomst zal dat uitwijzen).
Maar dit alles had je met even zoeken ook kunnen te weten komen zonder een soort complottheorieën te suggereren.
Geplaatst door: Renaat | 04 juli 2015 om 14:37
(31)
@renaat. Ik suggereer geen complottheorie. Ik heb het meest belang bij een batterij met een lange levensduur. En volgens mij voldoet een Edison batterij daar prima aan. Dat zo'n batterij minstens 5 0 jaar meegaat is door na te denken, commercieel minder en geen compleet theorie. Positieve eigenschappen van de Edison batterij zijn:
Diep ontladen mogelijk
Overladen mogelijk
Vallen geen enkele probleem
Geplaatst door: Ben vd Molen | 05 juli 2015 om 12:08
(32)
Ben vd Molen,
dat wijzigt niets aan het gegeven dat NiFe-accu andere nadelen hebben en het dus veel te eenvoudig is om die nadelen te negeren en er van uit te gaan dat het enkel de reden is dat het commercieel minder interessant zou zijn dat deze soort van accu niet populairder is. De markt voor een accu met dit soort kenmerken is nu eenmaal nog niet zo groot maar er zijn wel degelijk fabrikanten die zich met die (voorlopig?) niche-markt bezig zijn.
Het redeneren dat 'de bedrijven die accu's niet produceren omdat er te weinig winst te maken valt' zonder verdere onderbouwing en zonder oog te hebben voor anderen verklaringen (Ockhams scheermes indachtig) lijkt op zijn minst erg op complotdenken.
Dat er fabrikanten de mogelijkheid onderzoeken om de NiFe-accu te gebruiken voor energie-opslag in het kader van een verduurzaming van ons energieverbruik en dat deze accu's ooit wel grootschaliger geproduceerd werd maar toen vervangen werd door technologieën die bepaalde andere voordelen had (en heeft) wijst er op dat jouw verklaring op zijn minst onvolledig en mogelijk volkomen onterecht is.
O.a. de lage efficiëntie en de hoge zelfontlading lijken me niet te onderschatten problemen.
Ik vraag me overigens af waar je de 'minstens vijftig jaar' vandaan haalt gezien ik vijftig jaar wel tegenkom als levensduur maar er over het algemeen sprake is van 30-100 jaar. (Minstens dertig jaar lijkt me dan een beter onderbouwde uitspraak.)
Overigens wagen de huidige fabrikanten zich niet aan garanties van verschillende decennia.
Geplaatst door: Renaat | 05 juli 2015 om 15:49
(33)
Minstens 50 jaar is ongeveer een gemiddelde. Ik ben idd ook deze batterijen tegengekomen met een levensduur van 100 jaar. Dit is vele malen langer dan de loodaccu's en aanverwanten, wat toch een gigantische plus is. Dat deze batterijen verdrongen door de loodaccu's ruikt toch minstens naar commercie. Want ook loodaccu's hebben nadelen, dus wat dat betreft maken ze elkaar niet zoveel. Voor de rest vind ik je reactie emotioneel gezeur.
Geplaatst door: Ben vd Molen | 06 juli 2015 om 17:15
(34)
Ik probeer alleen aan te geven dat een batterij bestaat met een veel langere levensduur dan de huidige batterijen. De Edison batterij. Ook deze batterij heeft nadelen, net als andere batterijen. Ik hoef geen hele referaat te horen over batterijen. Daarom vind ik het emotioneel gezeur.
Geplaatst door: Ben vd Molen | 06 juli 2015 om 17:29
(35)
Www.kennislink.nl comeback van de Edison batterij
Geplaatst door: Ben vd Molen | 06 juli 2015 om 18:36
(36)
U heeft een bijzondere definitie van emotioneel gezeur als u het weergeven van feiten met die term aanduidt. Naar mijn gevoel zegt dat veel meer over jou dan over mijn reacties op deze blog.
Geplaatst door: Renaat | 08 juli 2015 om 00:36
(37)
Dit bedoel ik dus
Geplaatst door: Ben vd Molen | 11 juli 2015 om 11:41
(38)
Beste,
graag eens de vergelijking met energie-opslag genre Kaprun Limberg II. Wat is de kost per kWh van deze giga-batterij ?
Geplaatst door: Chris Crombez | 16 juli 2015 om 07:46
(39)
Bij een artikel over edison batterijen las ik dat ze nog gemaakt worden door een paar firma's. Ik vind echter nergens edison batterijen te koop. Weet er iemand meer info?
Geplaatst door: eddy | 26 juli 2015 om 19:11
(40)
Als ik het zo lees kunnen we beter terug gaan naar de 18e eeuw qua technieken!
Geplaatst door: p.a van duijn | 04 november 2019 om 20:29
(41)
Een experiment van iemand met gelbatterijen en LED-verlichting: "De realiteit is dat de gelbatterijen na iets meer dan 5 jaar en dus grosso modo 2000 laadcycli in capasiteit zover achteruitgegaan zijn dat ze zouden moeten vervangen worden. Ik heb nu de knoop doorgehakt en accu’s en lader uitgebouwd."
Meer info op https://passiefhuissintpauwels.wordpress.com/2019/11/24/electriciteit-stockeren-in-gelbatterijen-einde-experiment/
Geplaatst door: Mattias | 25 november 2019 om 19:50