Wat is Battery Energy Storage System (BESS) en hoe kan je deze vergelijken? Wij helpen je kiezen!

De overgang naar duurzame energiebronnen is een van de grootste uitdagingen tegenwoordig. Zonne- en windenergie maken nu al een aanzienlijk deel uit van de wereldwijde energieproductie. Deze bieden schone en hernieuwbare energie, echter zijn deze energiebronnen niet altijd beschikbaar. De zon schijnt bijvoorbeeld niet altijd, en ook de wind is niet altijd aanwezig. Doordat het afhankelijk is van de weeromstandigheden wek je soms teveel energie op en soms weer te weinig. Hierdoor is het opslaan van energie cruciaal voor het garanderen vaan een betrouwbare energievoorziening. Hier komt het Battery Energy Storage System (BESS) om de hoek kijken, dit is een technologie die de afgelopen jaren exponentieel is gegroeid. In dit artikel bespreken we wat BESS nou precies inhoudt en de uitdagingen en voordelen ervan.

De kosten en terugverdientijd van BESS

De kosten van een Battery Energy Storage System (BESS) en de terugverdientijd van de investering kunnen sterk variëren afhankelijk van verschillende factoren. Bijvoorbeeld de grootte van het systeem, de technologie van de batterijen, de specifieke toepassing en de locatie.

Kosten van BESS (kapitaalkosten): batterijkosten is  vaak de grootste kostenpost. De kosten per kilowattuur (kWh) capaciteit kunnen variëren maar liggen doorgaans tussen de €300 en €600 per kWh voor lithium-ion baterijen. Ook is er andere apparatuur en omvormers nodig om de opgeslagen energie om te zetten in een bruikbare vorm voor het elektriciteitsnet of voor eindgebruikers. De kosten voor omvormers kunnen variëren van €100 tot €200 per kWh. Onder installatiekosten vallen de kosten voor de plaatsing van de batterijen, de aansluiting op het net en e de andere infrastructuurkosten. Dit kan sterk variëren afhankelijk van het project en de locatie maar liggen vaan tussen de 10 en 20% van de totale projectkosten. Ook zijn er systemen nodig om het opladen en ontladen te beheren evenals monitoring systemen om de prestaties goed te kunnen volgen.

(Operationele kosten): hoewel batterijen relatief weinig onderhoud nodig hebben kunnen er kosten zijn voor periodiek onderhoud zoals het controleren van elektrische verbindingen, het koelen van systemen en software-updates. Het kan na verloop van tijd nodig zijn om batterijen te vervangen.

De terugverdientijd van een BESS kan variëren afhankelijk van een aantal factoren. Door piekbelasting te verminderen kan je als bedrijf besparen op je energierekening doordat je piektarieven vermijdt. BESS kan gebruikt worden om energie op te slaan wanneer deze goedkoop is en te verkopen of te gebruiken wanneer de prijzen hoog zijn. Dit is een directe manier om inkomsten te genereren. Dit kan ook gedaan worden door deel te nemen aan netstabiliteitsdiensten zoals frequentierespons en spanningsregeling waarvoor netbeheerders betalen. Voor wind- en zonneparken kan een BESS helpen om de geproduceerde energie beter te benutten, hierdoor wordt er minder energie verspilt.

De terugverdientijd wordt meestal berekend door de totale initiële investering te delen door de jaarlijkse netto-inkomsten. De terugverdientijd van BESS kan variëren tussen de 5 tot 10 jaar voor commerciële toepassingen. Echter is dit wel afhankelijk van alle bovengenoemde factoren.

Rekenvoorbeeld:
Als een bedrijf een BESS van 1 MW/2 MWh installeert met de volgende gegevens:

Totale initiële kosten (Capex): €1miljoen (€500 per kWh)
Jaarlijkse operationele kosten (Opex): €20.000
Jaarlijkse energiekostenbesparing: €150.000
Jaarlijkse inkomsten uit netdiensten: €30.000

Wat is een Battery Energy Storage System (BESS)?

Een Battery Energy Storage System (BESS) is een systeem dat energie opslaat in batterijen om later te kunnen gebruiken. Het systeem bestaat uit één of meerdere batterijen die zijn gekoppeld aan stroomomzetter (inverter), die de gelijkstroom (DC) van de batterij omzet in wisselstroom (AC) die weer bruikbaar is voor huizen, bedrijven en het elektriciteitsnet. Het BESS is ontworpen om energie op te slaan die is opgewekt uit hernieuwbare bronnen of het conventionele elektriciteitsnet. Deze energie kan dan weer vrijgegeven worden tijdens bijvoorbeeld piekuren of stroomuitval. Wil je al weten of BESS een uitkomst is voor jouw onderneming? Wij van Zakelijke Energietarieven helpen jou hierbij!

Voorbeeld:
Een groot zonne-energiepark in Amsterdam wekt veel elektriciteit op wanneer de zon schijnt. Hierdoor ontstaat een piek in de energieproductie, dit is vaak op momenten dat de vraag naar elektriciteit lager is. Als deze energie niet opgeslagen wordt zou de extra opgewekte energie gelijk het elektriciteitsnet op moeten gaan, dit kan weer leiden tot een onstabiel net. Dit kan opgelost worden doormiddel van BESS. Het zonne-energiepark installeert een BESS met een capaciteit van 20 MWh en een vermogen van 10 MW. Het BESS wordt aangesloten op de omvormers van het zonnepark en is geïntegreerd met een slim energiebeheersysteem.

Tijdens de piekproductie van de zonnepanelen als de opwekking hoger is dan de vraag slaat het BESS de overtollige elektriciteit op in de batterijen. Op momenten dat de zon niet schijnt op bewolkte dagen of ‘s avonds wordt de opgeslagen energie uit het BESS vrijgegeven aan het elektriciteitsnet. Dit zorgt voor een betrouwbare levering van groene energie zelfs als de zonnepanelen niet direct stroom opwekken.

Hoe werkt een BESS?

Een BESS werkt door elektrische energie op te slaan in batterijen. Wanneer er een overschot aan groene energie is, bijvoorbeeld als op een dag dat de zon veel schijnt voor zonnepanelen of op winderige dagen voor windturbines wordt deze energie opgeslagen in batterijen. Op latere momenten dat de energieproductie lager is dn de vraag, bijvoorbeeld op windstille dagen of in de nacht kan de opgeslagen energie weer worden vrijgegeven om aan de energievraag te voldoen.

Er zijn verschillende componenten nodig voor een BESS. De belangrijkste hiervoor zijn:

Batterijen: hierin wordt de elektrische energie opgeslagen. De meest gebruikte batterijtypes in BESS zijn lithium-ion, loodzuur, nikkel-cadmium en natrium-zwavelbatterijen.

Laadregelaar: dit beheert de stroom van elektriciteit tussen de batterij en de aangesloten energiebron ( bijvoorbeeld windturbines) zodat de batterij niet te snel wordt opgeladen of leeg raakt.

Power Conversion System (PCS): dit systeem zet de opgeslagen energie in de batterij (gelijkstroom) om in wisselstroom. Deze kan dan weer gebruikt worden door elektrische apparaten of het elektriciteitsnet.

Battery Managment System (BMS): het BMS bewaakt de batterijstatus, beheert het opladen en ontladen en zorgt ervoor dat de batterij binnen veilige werksparameters blijft.

Welke types batterij technologieën zijn er in BESS?

Er zijn verschillende batterijtechnologieën die worden gebruikt in BESS, ze hebben allemaal hun eigen voor- en nadelen. De keuze voor een bepaald type batterij hangt van verschillende factoren af. Dit kunnen de kosten, energiedichtheid, levensduur en veiligheid zijn.

• Lithium-ion Batterij: lithium-ion batterijen zijn op het moment de meest gebruikte technologie in BESS door hun hoge energiedichtheid, lange levensduur en dalende kosten. Er zitten ook nadelen aan zoals het risico op oververhitting of zelfs brand en een relatief beperkte beschikbaarheid van de benodigde grondstoffen zoals lithium en kobalt.
• Loodzuur batterij: loodzuur batterijen zijn een oudere technologie die nog steeds gebruikt wordt door de lage kosten en betrouwbaarheid. Ze hebben alleen wel een korte levensduur en lagere energiedichtheid in vergelijking met lithium-ion batterijen. Ook vereisen ze regelmatig onderhoud en zijn door het loodgebruik minder milieuvriendelijk.
• Nikkel-cadmium batterij: Nikkel-cadmium batterijen zijn duurzaam een hebben een lange levensduur, dit geldt zelfs onder extreme temperaturen. Alleen door de hoge kosten en de toxiciteit van cadmium is het gebruik beperkt, dit maakt ze minder aantrekkelijk voor het milieu.
• Natrium-zwavel batterij: de natrium-zwavel batterijen hebben een hoge energiedichtheid en zijn geschikt voor grootschalige energieopslag. Ook hebben ze een lange levensduur en werken goed bij hoge temperaturen. Het nadeel van deze batterijen is dat ze complexe installatie- en beheersystemen vereisen en deze hebben hoge initiële kosten.

Veiligheid en onderhoud van BESS

Het is heel belangrijk om de batterijen regelmatig te onderhouden voor een veilige werking en levensduur van uw BESS. Hierdoor is het cruciaal om een geschikt onderhoudsschema op basis van de aanbevelingen van de fabrikanten industrie standaarden toe te voegen. De belangrijkste aspecten van accu-onderhoud zijn periodieke inspectie. Hierbij controleer je op slijtage- lekkage en corrosie. Houdt de batterij en zijn omgeving schoon en vrij van vuil. Ook is het belangrijk om de prestaties en gezondheid van de batterij te bewaken.

Het implementeren van veiligheidsmaatregelen is cruciaal om het risico op incidenten minimaal te houden en de veilige werking van je BESS te waarborgen. Installeer de juiste veiligheidsvoorzieningen. Rust je BESS uit  met de juiste veiligheidsuitrustingen zoals stroomonderbrekers, zekeringen en brandblussystemen. Volg de instructies van de fabrikant voor een correcte installatie en aansluiting binnen het elektriciteitssysteem.  Plaats de BESS in een goed geventileerde omgeving. Daarnaast is het ook belangrijk dat al het personeel dat met de BESS werkt voldoende is opgeleid om ongevallen te voorkomen en te reageren op eventuele noodsituaties. Door deze richtlijnen te volgen kan je ervoor zorgen dat je batterij-energieopslagsysteem efficiënt en veilig werkt. Je kan zo de voordelen maximaliseren en potentiële risico’s verminderen.

Wat zijn de voordelen van BESS?

• Betrouwbaarheid: door BESS verbetert de betrouwbaarheid en stabiliteit van het elektriciteitsnet door energie op te slaan tijdens periodes waarin de vraag laag is en deze vrij te geven tijdens hoge vraag. Dit helpt mee om de frequentie en spanning van het net te stabiliseren. Vooral in gebieden met hoge penetratie van hernieuwbare bronnen.
• Ondersteuning van hernieuwbare energie: door de intermitterende aard van hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zon is energieopslag cruciaal om hun potentieel optimaal te benutten. BESS maakt het mogelijk om overtollig opgewekte energie op te slaan en deze in te zetten wanneer de productie laag is. Hierdoor wordt de afhankelijkheid van fossiele brandstof vermindert.
• Kostenbesparing: voor huishoudens en bedrijven kan een BESS helpen op te besparen op energiekosten door de energie op te slaan wanneer de prijzen laag zijn en te gebruiken als de prijzen hoog zijn. Dit concept staat ook wel bekend als “time of use pricing” wordt steeds populairder naarmate de elektriciteitsmarkten meer dynamisch worden.
• Noodstroomvoorziening: als de stroom uitvalt kan BESS dienen als noodstroomvoorziening. Dit is vooral een uitkomst voor bedrijven die eigenlijk niet zonder stroom kunnen functioneren zoals ziekenhuizen, datacenter en industriële faciliteiten.

Wat zijn de uitdagingen van BESS?

Ondanks dat we net naar de vele voordelen van BESS hebben gekeken komen er ook uitdagingen en beperkingen bij kijken. Dit is zeker het geval als er grootschalig gebruik wordt gemaakt van BESS. Veel voorkomende uitdagingen zijn:

Kosten: hoewel de kosten van batterijopslag de afgelopen jaren aanzienlijk zijn gedaald blijven ze een van de grootste belemmeringen voor wijdverspreide adoptie. De investeringskosten voor de installatie van een BESS is aanzienlijk hoog, hoewel de operationele kosten laag zijn kan het jaren duren voordat de investering is terugverdient.

Levensduur en afvalbeheer: de levensduur van batterijen is beperkt en na verloop van tijd verliezen ze hun opslagcapaciteit. Dit houdt in dat batterijen periodiek moeten worden vervangen dit zorgt niet alleen hoge kosten maar brengt ook milieu-uitdagingen met zich mee wat betreft het batterijafval beheer.

Veiligheidsrisico’s: batterijen hebben veiligheidsrisico’s zoals brand of zelfs explosie, zeker lithium-ion batterijen. Dit kan komen als gevolg van kortsluiting, oververhitting of schade aan de batterij. Hierdoor is een zorgvuldig ontwerp, installatie en beheer van BESS essentieel om deze risico’s zo veel mogelijk te minimaliseren.

Materiaalbeperkingen: de productie van batterijen vereist een aanzienlijke hoeveelheid grondstoffen, waaronder lithium, kobalt en nikkel. Het winnen van deze materialen verloopt niet altijd even duurzaam wat weer kan leiden tot milieuvervuiling. Daarbovenop kan de vraag naar deze grondstoffen de kosten verhogen en de beschikbaarheid beperken.

Hoe ziet de toekomst met BESS eruit?

De toekomst van BESS ziet er veelbelovend uit, dit komt deels door de voortdurende innovaties en technologische vooruitgang. Een paar van de belangrijke trends die de ontwikkeling van BESS in de komende jaren zullen beïnvloeden zijn:

• Ontwikkeling van nieuwe batterijtechnologieën
  Onderzoekers werken aan nieuwe batterijtechnologieën zoals solid-state batterijen, flowbatterijen, en waterstof gebaseerde opslagoplossingen die mogelijk goedkoper, veiliger en duurzamer zijn dan de huidige technologieën. De solid-state batterijen bieden een hogere energiedichtheid en minder risico op brand. De flowbatterijen weer voordelen bieden op schaalbaarheid en een langere levensduur.
• Integratie van kunstmatige intelligentie
  Kunstmatige intelligentie ook wel bekend als AI wordt steeds meer gebruikt om de prestaties van BESS te optimaliseren. AI kan helpen bij het voorspellen van energieproductie en energievraag en het minimaliseren van slijtage waardoor de levensduur van de batterijen groter wordt en de efficiëntie van energieopslag verbeterd wordt.
• Schalings mogelijkheden en grootschalige toepassingen
  Terwijl de technologie toeneemt en de kosten dalen zien we een toenemende afname van grootschalige BESS projecten. BESS kan gebruikt worden om elektriciteitsnetten te stabiliseren, piekbelastingen af te vlakken en zelfs als alternatief voor traditionele energiecentrales.
• Beleids- en regelgeving ondersteuning
  De overheid erkent de rol van energieopslag in de energietransitie en ontwikkelt beleidsmaatregelen om de adoptie van BESS te ondersteunen. Dit omvat subsidies, belastingvoordelen en regelgeving die het eenvoudiger maakt om BESS-systemen te integreren in het elektriciteitsnet.
• Duurzaamheid
  Met de stijgende aandacht voor duurzaamheid wordt de nadruk gelegd op het ontwikkelen van batterijen die niet alleen efficiënter zijn maar ook minder milieubelastend. Dit kan door gebruik te maken van duurzame materialen, het verbeteren van de recyclebaarheid van batterijen en het stimuleren van een circulaire economie waarin materialen worden hergebruikt en afval geminimaliseerd wordt.

Wat kan Zakelijke Energietarieven voor jou betekenen?

Wij van Zakelijke Energietarieven ondersteunen ondernemers van al hun energiezaken zodat zij zich volledig kunnen focussen op hun bedrijfsvoering. Heb jij vragen over BESS en wil je hier graag meer over weten? Neem dan geheel vrijblijvend contact op met een van onze energieanalisten. Zij beantwoorden al je energievragen en kijken met je mee naar wat het best past bij jouw onderneming.