Nieuwe energie: het stimuleren van de groene transformatie van energiesystemen

Nieuwe energie, vooral wind- en zonne-energie, hervormt het landschap van de mondiale energiesystemen. Vergeleken met traditionele fossiele brandstoffen bestaat nieuwe energie uit hernieuwbare bronnen, een koolstofvrije werking en een brede distributie. De afgelopen tien jaar is de capaciteit van windturbines per eenheid toegenomen2 MW tot ruim 15 MW, terwijl de conversie-efficiëntie van fotovoltaïsche modules is gestegen van ongeveer 15% naar meer dan 23%. In termen van kosten zijn de genivelleerde kosten van elektriciteit uit windenergie op land en grootschalige zonneparken gedaald tot onder die van nieuwe kolencentrales.

De grootschalige integratie van nieuwe energie brengt echter ook uitdagingen met zich mee voor de elektriciteitsnetten. De opbrengst van wind- en zonne-energie is intermitterend en variabel als gevolg van de weersomstandigheden, waardoor het moeilijk is om de vraag naar belasting op verschillende tijdschalen nauwkeurig op elkaar af te stemmen. Om dit aan te pakken zijn energieopslagsystemen zoals lithium-ionbatterijen, flowbatterijen en pompwaterkrachtcentrales sleuteltechnologieën geworden voor het afvlakken van de output, het bieden van frequentieregeling en reservecapaciteit. Ondertussen kunnen nieuwe energievoorspellingstechnieken, die numerieke weersvoorspellingen en machine learning-algoritmen combineren, 24 tot 72 uur van tevoren outputcurves opleveren, waardoor meldkamers de inzet van eenheden kunnen optimaliseren.

Gedreven door beleid en marktmechanismen worden gedistribueerde fotovoltaïsche zonne-energie en verspreide windenergie gepromoot in industrieparken en plattelandsgebieden, volgens een model van ‘zelfopwekking waarbij overtollige energie aan het elektriciteitsnet wordt geleverd’. Windenergie op zee is, met zijn hogere jaarlijkse gebruiksuren, een nieuwe groeipool geworden. Wind-zon-hybride en wind-zon-waterkrachtintegratiebases verbeteren de algehele transmissie-efficiëntie door middel van temporele en ruimtelijke complementariteit van meerdere hulpbronnen. Er wordt verwacht dat naarmate flexibele HVDC-transmissie- en groene waterstoftechnologieën volwassen worden, het aandeel nieuwe energie in de totale energiemix gestaag zal blijven stijgen.