Power-to-heat, het omzetten van hernieuwbare elektriciteit in warmte, heeft de potentie om aan de ene kant hernieuwbare energieoverschotten te benutten en het aardgasgebruik terug te dringen, dat blijkt uit een nieuwe studie van CE Delft, in opdracht van RVO. Dit bewijst de potentie van power-to-heat als systeemschakel tussen elektriciteit en warmte, om zo ook vraag en aanbod dichter bij elkaar te brengen.

Het belang van energieopslag wordt steeds groter. Netcongestie komt steeds vaker voor, terwijl de opwekcapaciteit de komende jaren juist fors moet groeien. Door vraag en aanbod beter te koppelen kan met dezelfde opwekcapaciteit meer hernieuwbare energie worden opgewekt.

Over een korte periode kan dat door de energie direct te gebruiken, maar er zullen ook langere perioden moeten worden overbrugd dat er geen opwek uit wind- en zonne-energie is. Daarbij biedt warmteopslag te mogelijkheid om warmtenetten verder te verduurzamen.

CE Delft verkende daarom de mogelijkheid om power-to-heat én opslag te verbinden in al bestaande technieken. Voor power-to-heat keken de onderzoekers naar warmtepompen en elektrische boilers. Voor het opslag gedeelte zijn tankopslag (TTES), opslag in een geïsoleerd gat in de grond (PTES) en hogetemperatuuropslag in een ondergrondse waterlaag (HT-ATS) meegenomen.

Elektrische boilers blijken in Nederland ongeveer 2 petajoule per jaar te kunnen leveren aan warmtenetten tegen 2030 en 9 petajoule per jaar tegen 2050. In beide ijkpunten is dat zo’n 10 procent van de warmtevraag van warmtenetten.

Warmtepompen kunnen tegen 2030 al 4 petajoule per jaar aan warmtenetten leveren, maar hebben hier volgens CE Delft minder groeipotentieel. Tegen 2050 zou dat gegroeid kunnen zijn tot 7 petajoule per jaar, zo’n 7 procent van de totale warmte uit warmtenetten.

Met een elektriciteitsvraag van 600 megawatt in 2030 kunnen elektrische boilers ook een stuk meer overschotten aan hernieuwbare elektriciteit afvangen dan warmtepompen. CE Delft verwacht dat warmtepompen vanwege hun hoge rendement slechts 150 megawatt in 2030 en 250 megawatt in 2050 zullen kunnen afvangen. Elektrische boilers zouden in 2050 zelfs 1,9 gigawatt aan piekbelasting kunnen aftoppen. Toch kan de potentie van warmtepompen nog een stuk groter worden wanneer geothermie en het benutten van restwarmte niet van de grond komen. Hierdoor ontstaat er ook een businesscase voor warmtepompen in grotere warmtenetten.

Langdurige warmteopslag nog echt in de kinderschoenen
Uit de studie blijkt dat systemen met energieopslag in een geïsoleerd gat in de grond (PTES) en hogetemperatuuropslag in een ondergrondse waterlaag (HT-ATS) inderdaad de potentie hebben om warmte op te slaan voor langere perioden. Een jaar is zelfs mogelijk, op termijn.

Want hoewel het onderzoeksbureau ziet dat de PTES en HT-ATES-systemen in het buitenland al verder ontwikkeld is, staat het in Nederland nog echt in de kinderschoenen. Zo zitten de technieken in Nederland nog in de demonstratiefase, kennen ze nog technische beperkingen en is de markt “nog steeds zeer beperkt”.

Behoefte aan duidelijk beleid gericht op de systeemrol
Power-to-heat en opslag kan bijdragen aan het benutten van overschotten aan hernieuwbare energie en het verminderen van het aardgasgebruik. Direct in het warmtenet en indirect in de elektriciteitssector doordat elektriciteitscentrales dan minder hoeven te worden gebruikt.

Deze systemische rol is mogelijk mits er aan twee voorwaarden kan worden voldaan. Ten eerste moeten elektrische boilers altijd flexibel kunnen worden ingezet als aanvulling op een warmtenet, ze moeten niet nodig zijn voor de normale warmtevraag.

Ten tweede moet de inzet afhankelijk kunnen zijn van de elektriciteitsprijzen, in plaats van de warmtevraag. Alleen dan power-to-heat met opslag concurreren met elektriciteitscentrales op fossiele energie.

De onderzoekers benadrukken daarom dat er met name duidelijk beleid nodig is om de systemische rol – die power-to-heat en opslag kan spelen – te benutten. CE Delft beveelt daarbij een tijdelijke investeringssubsidie aan voor grootschalige langdurige thermische opslag en een duidelijk beoordelingskader om het vergunningsproces voor bodemopslagsystemen te standaardiseren.

De gecombineerde potentiële opslagcapaciteit is volgens CE Delft 0,6 petajoule 2030 en 1,4 petajoule in 2050. “Hoewel dit laag lijkt ten opzichte van de totale warmtevraag, gaat het hier om meerdere op- en ontlaadsessies per jaar. Warmteopslag zal daardoor een merkbare bijdrage leveren aan de totale energieopslagbehoefte”, aldus de onderzoekers.