Op woensdag 27 maart is in Lelystad het SWITCH fieldlab van kennisinstituut TNO en Wageningen Universiteit geopend. Hier kunnen onderzoekers oplossingen testen om wind- en zonne-energie in te passen in de infrastructuur voor elektriciteit.

Het miezert en de lucht is grijs, boven de akkers in de Flevopolder. Een groepje mensen – de journalisten in hun dagelijkse kloffie, de wetenschappers strak in het pak – loopt rond tussen een paar containers op het terrein. Om de beurt gaan deze open, om de journalisten een batterij, elektrolyser of transformator te tonen.  

We bevinden ons bij het SWITCH fieldlab, een onderzoeksfaciliteit even ten noordoosten van Lelystad, dat toebehoort aan kennisinstituut TNO en Wageningen University & Research (WUR). Hier kunnen onderzoekers straks uitproberen hoe windturbines, zonnepanelen, elektrolysers en batterijsystemen optimaal kunnen samenwerken, om zo het energieaanbod af te stemmen op de marktvraag en het elektriciteitsnet optimaal te benutten. Vanmiddag wordt dit openluchtlaboratorium officieel geopend.

Vol elektriciteitsnet

Dat is geen dag te laat. Een kleine tienduizend bedrijven staan op de wachtlijst om te worden aangesloten op het elektriciteitsnet, bleek in februari van dit jaar uit cijfers die Netbeheer Nederland vrijgaf op verzoek van De Volkskrant. Hoewel hier waarschijnlijk veel ‘spookaanvragen’ bij zitten, is er wel degelijk een groot probleem. In sommige delen van het land zit het net simpelweg vol, zegt Netbeheer Nederland. Ook het terugleveren van stroom is lang niet altijd meer mogelijk.

Dit is de grootste uitdaging van de nabije toekomst wat de energietransitie betreft, denkt Peter Eecen, Research & Development manager bij TNO Windenergie en een van de experts die vandaag aanwezig is bij de opening van het SWITCH fieldlab.

‘We produceren steeds meer elektriciteit uit wind- en zonnekracht. Maar hoe regelen we dat die stroom altijd op het gewenste moment beschikbaar is en hoe voorkomen we een overvol en instabiel stroomnet?’

Oplossingen

Hiervoor zijn al veel oplossingen bedacht, waaronder grote batterijen om energie in tijden van overvloed op te slaan voor het moment dat er in één keer veel van nodig is, of het overschot aan elektriciteit gebruiken om waterstof te maken, dat kan worden getransporteerd en op gewenste tijden ingezet. Dat klinkt alleen vaak makkelijker dan het is, legt Eecen uit.

‘Apparaten om waterstof te maken via elektrolyse bestaan bijvoorbeeld gewoon. Maar als je die laat draaien op groene stroom, en alleen wil gebruiken als daar te veel van is voor het net, gaat zo’n apparaat telkens aan en weer uit. Dat is slecht voor de efficiëntie en houdbaarheid van de machine. Daar willen we dus iets op bedenken.’

Onderzoekers van TNO en Wageningen University & Research/ACRRES die aan dit soort vraagstukken werken, kunnen vanaf nu in het SWITCH fieldlab terecht.

Apparaten

Op het terrein bevinden zich zes windturbines met elk een vermogen van 15 kilowatt, een elektrolyser met een vermogen van 25 kilowatt, een batterij van 50 kilowatt en zonnepanelen van samen 60 kilowattpiek (dat is het maximaal vermogen bij standaardomstandigheden). Daarnaast zijn er enkele ‘vrije plaatsen’ beschikbaar, waar nieuwe technologische innovaties aan dit energienetwerk-op-schaal kunnen worden toegevoegd.

De productie van zonne- en windenergie kan direct worden gekoppeld aan de elektrolyser en de batterij. Dit biedt de mogelijkheid om een grote variëteit aan configuraties in het veld te testen en regelstrategieën te ontwikkelen.

Alle stroom komt hiervoor samen in een schakelcontainer, en er is een transformator die de spanning kan aanpassen voor de stroom eventueel het publieke net opgaat. Dat laatste is een keuze-optie: er kan zowel on-grid als off-grid worden gewerkt. Daarnaast is er meetapparatuur die de weersomstandigheden bijhoudt en opslaat.

Alle schalen

Bij het SWITCH fieldlab worden toepassingen getest voor elke schaal, benadrukken de onderzoekers. Zo kan er ook worden gekeken naar de mogelijkheid voor lokale netwerken bij (boeren)bedrijven of clusters van bedrijven, die hun eigen stroom willen opwekken en niet afhankelijk willen zijn van het landelijke elektriciteitsnetwerk. Deze week schreef De Ingenieur al hierover: de opkomst van flexibele lokale energiemarkten (LEM's).

‘Dat geldt eigenlijk ook voor ons zelf’, zegt Chris de Visser, die als onderzoeker bij het Application Center for Renewable Resources ACRRES van de WUR betrokken is bij het SWITCH fieldlab. ‘Wij hebben hier op het terrein, dat naast SWITCH ook een testcentrum voor duurzame landbouw en veeteelt herbergt, acht laadpalen voor auto’s. En we willen een warmtepomp installeren om de kassen te verwarmen. Maar we hebben maar een aansluiting van 250 kilowatt, dus we moeten zelf óók iets slims verzinnen.’

Eerste projecten

Het eerste project waarvoor SWITCH nu wordt ingezet, is het elektrificeren van Europese havens, waaronder die van Rotterdam. MAGPIE, heet dit project. ‘Als schepen binnen zijn gevaren, is er om alles uit te laden walstroom nodig voor de kranen’, zegt Eecen. ‘Dat kost heel veel stroom in zeer korte tijd.’ Die stroom uit het net trekken is vooralsnog geen optie. Voor de stabiliteit van het net kunnen hiervoor beter duurzame energie oplaadbare batterijen worden ingezet. ‘Maar kunnen die dat aan? En hoe reguleer je dat zo dat ze precies op de juiste tijden voldoende stroom hebben?’

Ook het combineren van wind- en zonne-energie op zee is een onderwerp dat de aandacht heeft. Kunnen die door dezelfde kabel?  En hoe smeer je de pieken uit – vooral als die opeens bij wind en zon tegelijk optreden? 

Het SWITCH-lab is een speeltuin voor energie-onderzoekers, waar oplossingen voor dat soort vragen vanaf vandaag kunnen worden uitgeprobeerd.

Openingsfoto: TNO