Het elektrificeren van warmte die in de industrie en andere sectoren wordt gebruikt is essentieel voor het doel om deze koolstofvrij te maken. Elektrothermische energieopslag, in het Engels afgekort tot ETES, is een nieuwe techniek die hiervoor gebruikt kan worden. In een rapport van Systemiq en Breakthrough Energy wordt de techniek verder uitgediept.

Hoe werkt de techniek, die ontwikkeld is door het Duitse Siemens Gamea? Bij ETES wordt elektriciteit gebruikt om warmte te produceren en slaat die vervolgens op in bijvoorbeeld bakstenen, of andere elektrothermische opslagplaatsen.

De opgeslagen warmte kan vervolgens gebruikt worden om een doorlopende stroom van warmte op gang te brengen, die beschikbaar is op aanvraag. Volgens de onderzoekers kan de warmte van de techniek een temperatuur van 400 graden Celsius bereiken. Dat is net zo warm als water en stoom.

De warmte die wordt opgewekt kan via een dynamisch systeem gebruikt worden wanneer de elektriciteitsprijs laag is. ETES-systemen die nu in ontwikkeling zijn kunnen naar verwachting een temperatuur van 1.500 graden Celsius bereiken. Deze nieuwe systemen zouden naar verwachting in 2030 beschikbaar moeten zijn.

De onderzoekers schrijven in het rapport dat de techniek boilers kan vervangen die op fossiele brandstoffen functioneren. Verder is de warmte relevant voor alle gebruikers die een constante stroom van warmte nodig hebben en graag de overstap maken van fossiele brandstoffen naar wind- en zonne-energie.

Welke voordelen kent de techniek ten opzichte van andere mogelijkheden? Warmte uit waterstof is bijvoorbeeld nog niet commercieel beschikbaar en de warmte van ETES is direct beschikbaar. Warmtepompen zijn weliswaar efficiënter in het omzetten van elektriciteit naar warmte maar de installatie duurt langer dan de ETES-techniek. Bovendien kunnen warmtepompen nog geen temperaturen boven de 200 graden Celsius bereiken.

Een elektrische boiler kan in de nabije toekomst wel soortgelijke temperaturen als ETES-systemen bereiken. Maar bij boilers zijn volgens de onderzoekers wel meer investeringen nodig in het elektriciteitsnet en vergen meer onderhoud.

Verbeteringen
De ETES-systemen klinken mooi, maar er is volgens de onderzoekers nog wel ruimte voor de nodige verbeteringen. Systemiq linkt deze aan de zogeheten S-curve, die vaak gebruikt wordt om te kijken wanneer een nieuwe technologie goed begint te lopen. Het omslagpunt komt wanneer een technologie aantrekkelijk is, betaalbaar en toegankelijk. Vooral op die laatste twee punten moeten de systemen verbeteren.

Wat betreft betaalbaarheid loopt de techniek tegen hetzelfde probleem aan als veel andere nieuwe technieken. De onderzoekers concluderen dat warmte uit de gaskachel voor een lagere energierekening zorgt dan een ETES-systeem.

De warmte van ETES-systemen moet via energieleveranciers bij de eindgebruikers komen. Volgens het onderzoeksrapport zullen ETES-systemen meer problemen ondervinden op dit vlak dan bijvoorbeeld boilers. De ETES-systemen zullen een groot deel van het netwerk nodig hebben en lopen daardoor meer kans om met netcongestie te maken te krijgen. In landen als Nederland, het Verenigd Koninkrijk, Spanje en Frankrijk zijn dit bekende problemen.

Maatregelen
Om deze problemen te overkomen moeten er per land verschillende maatregelen worden genomen. De onderzoekers hebben voor meerdere Europese landen, waaronder Nederland, geïnventariseerd wat er moet gebeuren. Beleidsmakers moeten de netwerkkosten omlaag brengen en ervoor zorgen dat het netwerk zo snel mogelijk voor flexibele vraag beschikbaar is.

Een derde maatregel die genoemd wordt is dat beleidsmakers ervoor moeten zorgen dat ETES-systemen in aanmerking komen voor industriële energieopslag en flexibele vraagondersteuning.

Voor de industrie is er ook een rol weggelegd in dit proces. De onderzoekers raden aan dat zij samenwerken met beleidsmakers, netbeheerders en de industrie om het bewustzijn over ETES-toepassingen te vergroten om zo de implementatie te bevorderen.

“Wanneer de door ons voorgestelde maatregelen worden toegepast kan het omslagpunt voor ETES-technieken snel komen”, besluiten de onderzoekers. “We zijn hoopvol gestemd, omdat we zien dat meerdere landen al stappen zetten.”